WO2012086013A1

WO2012086013A1 - 触媒コンバータ装置

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Publication number: WO2012086013A1
Application number: PCT/JP2010/073034
Authority: WO
Inventors: 村田　登志朗; 秀之幸光
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-28
Also published as: US20130259754A1; EP2657477A1; CN103237964A; EP2657477B1; KR101495249B1; EP2657477A4; KR20130091354A; US9017616B2; JPWO2012086013A1; CN103237964B; JP5246352B2

Abstract

　排気中の水分に起因する電極部材間の絶縁性の低下を抑制可能な触媒コンバータ装置を得る。　触媒担体（１４）を通電するための電極棒（３２）の周囲に絶縁層（３４）が備えられ、電極棒（３２）がケース筒体（２８）と絶縁される。触媒担体（１４）は、電圧印加により温度上昇する材料で構成される。電源（４８）から触媒担体（１４）へ電圧印加することで、絶縁層（３４）の温度を上げる。

Description

触媒コンバータ装置

　本発明は、内燃機関の排気管に設けられる触媒コンバータ装置に関する。

　内燃機関で生じた排気を浄化するために排気管に設けられる触媒コンバータ装置では、たとえば特開平１１－２５７０５８号公報（特許文献１）に記載されているように、触媒を担持する触媒担体（ハニカム構造体）に通電して昇温させ、エンジン冷間時等であっても高い触媒効果が得られるようにしたものがある。

　ところで、特許文献１に記載の構造では、ハニカム構造体に通電するための電極棒の表面に絶縁コーティングを施して、絶縁性の劣化を防止している。

　しかし、排気中の水分（水蒸気）等が絶縁体の表面で結露すると、この水分（液体）によって電極とケースたが短絡されるため、電極間の絶縁性が低下し、触媒担体への給電効率も低下するおそれがある。

　本発明は上記事実を考慮し、排気中の水分に起因する電極部材間の絶縁性の低下を抑制可能な触媒コンバータ装置を得ることを課題とする。

　本発明では、排気管に取り付けられて内部を排気が流れるケース筒体と、前記ケース筒体に設けられ、エンジンから排出される排気を浄化するための触媒を担持すると共に通電によって加熱される触媒担体と、前記ケース筒体を貫通して前記触媒担体に接触され前記触媒担体に通電するための一対の電極部材と、前記電極部材の少なくとも一方と前記ケース筒体の間に配置され電極部材をケース筒体から絶縁すると共に電圧印加によって発熱する絶縁部材と、前記触媒担体への通電及び前記絶縁部材への電圧印加を制御する制御装置と、を有する。

　この触媒コンバータ装置では、触媒担体が電極部材を通じて通電され加熱昇温されると、触媒担体に担持された触媒の浄化効果をより早く発揮させることができる。また、電極部材の少なくとも一方とケース筒体の間には絶縁部材が配置されており、この絶縁部材によって、電極部材がケース筒体から絶縁されている。このため、２つの電極部材がケース筒体を介して短絡されることが防止され、触媒担体への効率的な給電が可能となる。

　排気中には、内燃機関の燃焼で生じた蒸気（気体の水分）が含まれることがある。絶縁部材は、特にエンジンの始動直後等において温度が低い場合があり、この蒸気が絶縁部材の表面に触れると結露するおそれがある。

　絶縁部材は、電極部材とケース筒体との間を電気的に絶縁できる程度の絶縁性を有しているが、電圧が印加されると発熱するようになっている。そして、制御装置により、絶縁部材に電圧が印加されることで、絶縁部材を発熱させて昇温させることができる。これにより、絶縁部材の表面における結露を抑制できる。また、絶縁部材の表面に付着した水分の蒸発が促進される。そして、絶縁部材への水分の付着に起因する電極部材とケース筒体と短絡が防止される。電極部材間の絶縁性の低下も抑制されるので、触媒担体への給電効率の低下を抑制できる。

　本発明において、　前記制御装置が、前記触媒担体への通電以前に前記絶縁部材に電圧印加する構成としてもよい。

　すなわち、触媒担体への通電よりも後に絶縁部材に電圧印加した場合には、触媒担体への通電から、絶縁部材への電圧印加までの間で、絶縁部材の電気抵抗が低下した状態で触媒担体に通電してしまうことがある。しかし、触媒担体への通電以前に絶縁部材に電圧印加することで、絶縁部材の電気抵抗が低下した状態で触媒担体に通電する時間が短くなる（好ましくはこの時間が無くなる）ので、触媒担体への給電効率の低下を抑制できる。

　なお、絶縁部材への電圧印加は、触媒担体への通電と同時であってもよいが、触媒担体への通電よりも前に行うことが好ましい。

　本発明において、前記触媒担体の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御装置が、前記温度検出手段で検出された前記触媒担体の温度が所定温度以下の場合に絶縁部材への電圧印加及び触媒担体への通電を行う構成としてもよい。

　したがって、触媒担体の温度が所定温度を超えている場合には、絶縁部材への電圧印加及び触媒担体への通電を行わないようにすることで、効率的な絶縁部材への電圧印加と、効率的な触媒担体への通電が可能となる。

　本発明において、前記絶縁部材の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段を有し、

　前記制御装置が、前記電気抵抗検出手段で検出された前記絶縁部材の電気抵抗が所定値以下の場合に絶縁部材に電圧印加する構成としてもよい。

　このように、絶縁部材の電気抵抗を電気抵抗検出手段で検出し、この電気抵抗が所定値以下の場合に、絶縁部材に電圧印加することで、絶縁部材の電気抵抗が所定値を超えている場合には絶縁部材に電圧印加しないので、絶縁部材への効率的な電圧印加が可能になる。

　本発明において、さらに、前記制御装置が、前記絶縁部材の前記電気抵抗が所定値を超えている場合に触媒担体への通電を行う構成としてもよい。

　このように、絶縁部材の電気抵抗が所定値を超えている場合に電極部材への通電を行うことで、絶縁部材の電気抵抗が所定値以下の場合に触媒担体に通電してしまう事態を防止し、効率的に触媒担体を加熱できる。

　本発明において、さらに、前記触媒担体の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御装置が、前記絶縁部材の前記電気抵抗が所定値以下の場合に、絶縁部材への電圧印加を行って電気抵抗が所定値を越えた後、前記温度検出手段で検出された前記触媒担体の温度が所定温度以下の場合に触媒担体への通電を行う構成としてもよい。

　すなわち、絶縁部材の電気抵抗が所定値以下の場合には、まず、絶縁部材への電圧印加を行う。そして、絶縁部材の電気抵抗が所定値を超えた後、触媒担体の温度が所定温度以下となった場合に、触媒担体への通電を行う。これにより、さらに効率的に触媒担体を加熱できる。

　本発明は上記構成としたので、排気中の水分に起因する電極部材間の絶縁性の低下を抑制できる。

本発明の第１実施形態の車両用排気装置の概略構成を排気管への取付状態で中心線を含む断面で示す断面図である。本発明の第１実施形態の車両用排気装置における触媒担体への通電及び絶縁層への電圧印加のフローの一例を示すフローチャートである。本発明の第１実施形態の車両用排気装置における触媒担体への通電及び絶縁層への電圧印加のフローの一例を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態の車両用排気装置の概略構成を排気管への取付状態で中心線を含む断面で示す断面図である。本発明の第２実施形態の車両用排気装置における触媒担体への通電及び絶縁層への電圧印加のフローの一例を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態の車両用排気装置における触媒担体への通電及び絶縁層への電圧印加のフローの一例を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態の車両用排気装置における触媒担体への通電及び絶縁層への電圧印加のフローの一例を示すフローチャートである。

　図１には、本発明の第１実施形態の触媒コンバータ装置１２が排気管１０への装着状態で示されている。この触媒コンバータ装置１２は、エンジンのみで駆動力を得る自動車（以下、「エンジン車」と称する）及び、エンジンとモーターの組み合わせにより駆動力を得る自動車（以下、「ハイブリッド車」と称する）の双方に適用可能である。

　図１に示すように、触媒コンバータ装置１２は、導電性及び剛性を有する材料（導電性セラミック、導電性樹脂や金属等を適用可能であるが、本実施形態では特に導電性セラミックとしている）によって形成された触媒担体１４を有している。触媒担体１４は、ハニカム状または波状等とした薄板を渦巻状あるは同心円状等に構成することで材料の表面積が増大された円柱状あるいは円筒状に形成されており、表面には触媒（白金、パラジウム、ロジウム等）が付着された状態で担持されている。触媒は、排気管１０内を流れる排気（流れ方向を矢印Ｆ１で示す）中の有害物質を浄化する作用を有している。なお、触媒担体１４の表面積を増大させる構造は、上記したハニカム状や波状に限定されるものではない。

　触媒担体１４には２枚の電極板１６Ａ、１６Ｂが貼着され、さらに電極板１６Ａ、１６Ｂにはそれぞれ、金属等の導電性を有する材料で構成された導線部材２０Ａ、２０Ｂを介して端子１８Ａ、１８Ｂが接続されている。端子１８Ａ、１８Ｂはいずれも、中心の電極棒３２の周囲を絶縁層３４が覆う構造とされている。電極棒３２の外側端部（導線部材２０Ａ、２０Ｂと反対側の端部）は、触媒担体１４への給電用のケーブルが接続される接続部３２Ｃとされている。電極棒３２は、本発明の電極部材を構成している。

　導線部材２０Ａ、２０Ｂは、たとえばジグザグ状に、あるいは螺旋状に形成されて可撓性を有するようになっており、後述するようにケース筒体２８と触媒担体１４とが相対移動した場合に、この相対移動を吸収することが可能とされている。そして、端子１８Ａ、１８Ｂから導線部材２０Ａ、２０Ｂ及び電極板１６Ａ、１６Ｂを通じて触媒担体１４に通電することで、触媒担体１４を加熱できる。この加熱により、表面に担持された触媒を昇温させることで、触媒の浄化作用をエンジン始動直後等であっても早期に発揮させることができるようになっている。

　絶縁層３４は電気絶縁性を有する材料によって円筒状に形成されておいり、電極棒３２の外周面を全周にわたって覆うことで、電極棒３２から電極取付カバー３６（詳細は後述する）への電気の流れが阻止されている。

　絶縁層３４の周囲は、電極取付カバー３６が覆っている。電極取付カバー３６は、金属製とされることで所定の剛性を有する円筒状に形成されている。電極取付カバー３６の内周面には雌ネジ３８が形成されている。

　触媒担体１４の外周には、絶縁性材料によって略円筒状に形成された保持部材２６が配置されている。さらに、保持部材２６の外周には、ステンレス等の金属で略円筒状に成形されたケース筒体２８が配置されている。換言すれば、略円筒状のケース筒体２８の内部に、触媒担体１４が収容されると共に、ケース筒体２８と触媒担体１４との間に配置された保持部材２６により、触媒担体１４がケース筒体２８の内部に、同心（中心線ＣＬ）で保持されている。そして、絶縁性を有する保持部材２６が触媒担体１４とケース筒体２８との間に配置されているので、触媒担体１４からケース筒体２８への電気の流れが阻止されている。

　また、保持部材２６は所定の弾性も有している。金属製のケース筒体２８と導電性セラミック製の触媒担体１４とでは線膨張係数が異なっているため、排気管１０内を通過する排気の熱や触媒担体１４への通電加熱による膨張量が異なることとなるが、この膨張量の違いが、保持部材２６の弾性により吸収される。さらに、排気管１０を通じた振動の入力に対しても、保持部材２６が緩衝作用を発揮しつつケース筒体２８と触媒担体１４との位置ズレを吸収する。なお、保持部材２６は、上記した絶縁性及び弾性を有すれば、材質は限定されないがが、材料の例としては、繊維マットが好ましく、この他にインタラムマットやムライト等も適用可能である。

　また、図１から分かるように、保持部材２６を全体で見たとき、触媒担体１４と保持部材２６とは軸方向で概ね同じ長さに形成されており、触媒担体１４の上流側端面１４Ａと保持部材２６の上流側端面２６Ａとは略面一になっている。同様に、触媒担体１４の下流側端面１４Ｂと保持部材２６の下流側端面２６Ｂとは略面一になっている。

　保持部材２６には、軸方向中央の所定位置に、２箇所の電極室４０が形成されている。この電極室４０に、導線部材２０Ａ、２０Ｂや端子１８Ａ、１８Ｂの先端部分が収容されている。

　ケース筒体２８には、電極室４０に対応する位置に取付孔４２が形成されている。ケース筒体２８には、この取付孔４２に対応して電極取付ボス４４が固定されている。電極取付ボス４４は、端子１８Ａ、１８Ｂの先端部分が挿通される挿通孔が形成されると共に、取付孔４２を覆う蓋板部４４Ｆと、この蓋板部４４Ｆの中央から立設された円筒状の円筒部４４Ｃとを有している。

　円筒部４４Ｃの内周面には、雌ネジ３８が螺合される雄ネジ４６が形成されている。ケース筒体２８に電極取付ボス４４が固定された状態で、円筒部４４Ｃの雄ネジ４６に電極取付カバー３６の雌ネジ３８を螺合させていくことで、端子１８Ａ、１８Ｂが、電極取付ボス４４に取り付けられる。

　絶縁層３４には、電源４８から電圧を印加するためのリード線５０が接続されている。絶縁層３４は、通常状態では、上記したように電極棒３２をケース筒体２８に対し絶縁するために十分な絶縁性（電気抵抗）を有しているが、十分な高電圧が印加されることによりジュール熱が発生して温度上昇する材料で構成されている。このような材料としては、たとえば、アルミナや窒化珪素等を挙げることができる。これらの材料を成形するにあたり、所定の空隙率を有する多孔質状に形成することで、求められる絶縁性と、電圧印加時の発熱性を満たすことが可能になる。

　電源４８は、制御装置５２によって制御されるようになっている。なお、電源４８としては、絶縁層３４への電圧印加のためにあらたに設けてもよいが、たとえば車載のバッテリを用いることも可能である。

　触媒担体１４には、その温度を検出する温度センサ５４が取り付けられている。温度センサ５４で検出された触媒担体１４の温度のデータは、制御装置５２に送られる。

　次に、本実施形態の触媒コンバータ装置１２の作用を説明する。

　図１から分かるように、エンジンからの排気は、排気管１０内において、まず、触媒コンバータ装置１２を通過し、これによって排気中の排気中の有害物質が浄化される。特に、本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、端子１８Ａ、１８Ｂ（電極棒３２）から電極板１６Ａ、１６Ｂを通じて触媒担体１４に通電し、触媒担体１４を加熱することで、触媒担体１４に担持された触媒本体を昇温させ、浄化作用をより早く発揮させることができる。たとえば、エンジンの始動直後等、排気の温度が低い場合には、あらかじめ触媒担体１４への通電加熱を積極的に行うことで、エンジン始動初期における触媒本体の浄化性能を高く確保できる。なお、排気の温度が充分に高い場合は、触媒担体１４が排気からの熱で昇温されるので、触媒担体１４に通電する必要はない。

　排気中には水分が含まれているため、この水分を含んだ排気が保持部材２６や触媒担体１４を通過し電極室４０に入ることがある。さらにこの水分は、電極室４０内において絶縁層３４の表面で結露して液化するおそれがある。特に、エンジンの始動直後は、絶縁層３４の温度も低いため、排気中の水分が絶縁層３４に触れると結露しやすい。また、絶縁層３４は触媒担体１４から離れているので、たとえ触媒担体１４が昇温されても、その熱は絶縁層３４に伝わりにくく、絶縁層３４の温度は上がり難い。

　このように絶縁層３４の表面に結露が発生すると、絶縁層３４の絶縁性が低下するため、電極棒３２とケース筒体２８とが、絶縁層３４、電極取付カバー３６及び電極取付ボス４４を介して短絡されてしまうおそれがある。結果的に、２つの電極棒３２が短絡されてしまうと、触媒担体１４への給電効率が低下する。

　これに対し、本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、絶縁層３４に対し電源４８から高電圧を印加することで発熱し、温度が上昇する。このため、絶縁層３４の表面での結露すなわち液体水分の付着を抑制することができる。また、たとえ絶縁層３４に液体水分が付着していても、この水分の蒸発を促進して除去することが可能になる。これにより、本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、排気中の水分に起因する電極棒３２の間の絶縁性の低下を抑制できる。そして、触媒担体１４への給電効率を高く維持することが可能になる。

　図２には、絶縁層３４に電源４８から電圧を印加する場合のフローの一例（第一の制御フロー）が示されている。

　なお、このフローでは、ガソリン車の場合はエンジンが始動されたことにより、ハイブリッド車の場合は、走行可能状態である「Ｒｅａｄｙ　ｏｎ」状態、以下、これらを総称して「走行可能状態」という）となったことにより開始される。

　制御装置５２は、ステップＳ１０２において、絶縁層３４へ電圧を印加する。この電圧印加は、たとえば、あらかじめ設定された所定時間行う。これにより、絶縁層３４が発熱して、温度が上昇する。このため、絶縁層３４の表面に液体水分が付着していた場合には、この液体水分が蒸発される。また、絶縁層３４の表面におけるあらたな結露も抑制される。

　次いで、ステップＳ１０４に移行し、触媒担体１４への通電による加熱が必要か否かを判断する。本実施形態の触媒コンバータ装置１２は温度センサ５４を有しているので、この判断を、温度センサ５４で検出された温度データに基づいて行うことが可能である。もちろん、温度センサ５４からの温度データに代えて（あるいは併用して）排気の温度に基づいてこの判断を行ってもよい。

　触媒担体１４への加熱が不要と判断された場合には、制御装置５２は、触媒担体１４へ通電することなく、ステップＳ１０８において通常走行モードに移行し、ステップＳ１０２に戻る。通常走行モードでは、触媒担体１４への通電及び絶縁層３４への電圧印加は停止される。

　ステップＳ１０４において触媒担体１４への加熱が必要と判断された場合には、制御装置５２は、ステップＳ１０６において、触媒担体１４への通電を行う。この通電も、たとえば、あらかじめ決められた所定時間行う。

　その後、ステップＳ１０２に戻る。したがって、車両走行中に絶縁層３４に電圧印加を継続的に行うことができる。また、車両走行中に触媒担体１４の温度が低下した場合には、触媒担体１４への再通電を行うことが可能である。

　このように、第一の制御フローでは、走行可能状態では、必ず絶縁層３４への電圧印加を行うので、制御が容易になる。また、触媒担体１４に通電するときに、絶縁層３４の電気抵抗を高く確保できる可能性が高くなるので、触媒担体１４への通電に関しては、効率的な通電が可能となる。

　図３には、第１実施形態の触媒コンバータ装置１２における、図２とは異なる制御フローの一例（第二の制御フロー）が示されている。

　第二の制御フローでは、制御装置５２は、ステップＳ２０２において、触媒担体１４への通電による加熱が必要か否かを判断する。第一の制御フローと同様に、この判断を、温度センサ５４で検出された温度データに基づいて、あるいは排気の温度に基づいて行うことが可能である。

　触媒担体１４への加熱が不要と判断された場合には、制御装置５２は、触媒担体１４へ通電することなく、ステップＳ２０８において通常走行モードに移行し、ステップＳ１０２に戻る。

　ステップＳ２０２において、触媒担体１４への加熱が必要と判断された場合には、制御装置５２は、ステップＳ２０４において、絶縁層３４へ電圧を印加する。この電圧印加は、たとえば、あらかじめ設定された所定時間行う。これにより、絶縁層３４が発熱して、温度が上昇する。このため、絶縁層３４の表面に付着していた液体水分が蒸発される（あらたな結露も抑制される）。

　次いで、ステップＳ２０６に移行し、触媒担体１４への通電を行う。その後、ステップＳ２０８において通常走行モードに移行する。

　その後、ステップＳ２０２に戻る。したがって、車両走行中に触媒担体１４の温度が低下した場合には、絶縁層３４に電圧印加を行った後に、触媒担体１４への再通電を行うことが可能である。

　このように、第二の制御フローでは、触媒担体１４への通電加熱が必要と判断された場合に、それに先立って必ず絶縁層３４への電圧印加を行うので、制御が容易になる。また、絶縁層３４の液体水分を蒸発させた後は、電極棒３２どうしが短絡されなくなるので、触媒担体１４への効率的な通電が可能となる。

　しかも、触媒担体１４への通電加熱が不要の場合には、触媒担体１４への通電だけでなく絶縁層３４への電圧印加も行わないので、効率的な絶縁部材３４への電圧印加及び触媒担体１４への通電が可能となる。

　図４には、本発明の第２実施形態の触媒コンバータ装置７２が示されている。第２実施形態の触媒コンバータ装置７２において、第１実施形態の触媒コンバータ装置１２と同様の構成要素、部材等については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

　第２実施形態の触媒コンバータ装置７２は、第１実施形態の触媒コンバータ装置１２に対し、さらに、絶縁層３４の電気抵抗を検出する抵抗計７４を備えている。抵抗計７４で検出された絶縁層３４の電気抵抗のデータは、制御装置５２に送られる。なお、絶縁層３４の電気抵抗を抵抗計７４で直接的に計測する代わりに、たとえば、絶縁層３４の含水率や酸素濃度等から、絶縁層３４の電気抵抗を推測してもよい。

　図５には、第二実施形態の触媒コンバータ装置７２において、絶縁層３４に電源４８から電圧を印加する場合のフローの例（第三の制御フロー）が示されている。

　このフローでは、走行可能状態にあるとき、制御装置５２は、ステップＳ３０２において、触媒担体１４への通電による加熱が必要か否かの判断を行う。第一の制御フローと同様に、温度センサ５４で検出された温度データに基づいてこの判断を行うことが可能であり、これに代えて（あるいは併用して）排気の温度を用いてもよい。

　触媒担体１４への加熱が不要と判断された場合には、制御装置５２は、触媒担体１４へ通電することなく、ステップＳ３１０において通常走行モードに移行し、ステップＳ２０２に戻る。ここまでは、図３に示した第二の制御フローと同様である。

　ステップＳ３０２において、触媒担体１４への加熱が必要と判断された場合には、ステップＳ３０４に移行する。ステップＳ３０４では、絶縁層３４への電圧印加が必要か否かを判断する。この判断は、抵抗計７４によって検出された絶縁層３４の電気抵抗のデータに基づいて行うことが可能である。

　ステップＳ３０４において絶縁層３４への電圧印加が不要と判断された場合には、絶縁層３４は絶縁性を有しているので、ステップＳ３０８に移行する。ステップＳ３０８では、触媒担体１４への通電を行う。これにより、触媒担体１４に担持された触媒本体を昇温させ、浄化作用をより早く発揮させることができる。

　ステップＳ３０４において絶縁層３４への電圧印加が必要と判断された場合には、制御装置５２は、ステップＳ３０６で絶縁層３４へ電圧を印加する。この電圧印加は、たとえば、あらかじめ設定された所定時間行う。これにより、絶縁層３４が発熱して、温度が上昇する。このため、絶縁層３４の表面に付着していた液体水分が蒸発される。

　次いで、ステップＳ３０８に移行し、触媒担体１４への通電を行う。その後、ステップＳ３１０において通常走行モードに移行する。

　その後、ステップＳ３０２に戻る。したがって、車両走行中に触媒担体１４の温度が低下した場合には、必要に応じて絶縁層３４に電圧印加を行った後に、触媒担体１４への再通電を行うことが可能である。

　このように、第三の制御フローでは、触媒担体１４への通電加熱が必要とされた状態で、絶縁層３４への電圧印加が必要か否かを判断しており、絶縁層３４への電圧印加が不要な場合には電圧印加しないので、過分な電圧印加を抑制できる。

　また、絶縁層３４への電圧印加が必要な場合には、触媒担体１４への通電より先に確実に電圧印加するので、電極棒３２どうしの短絡を抑制し、触媒担体１４への効率的な通電が可能となる。

　図６には、第二実施形態の触媒コンバータ装置７２において、絶縁層３４に電源４８から電圧を印加する場合の第三の制御フローとは異なるフローの例（第四の制御フロー）が示されている。

　このフローでは、走行可能状態にあるとき、制御装置５２は、ステップＳ４０２において、絶縁層３４への電圧印加が必要か否かを判断する。この判断は、抵抗計７４によって検出された絶縁層３４の電気抵抗のデータに基づいて行うことが可能である。この判断は、第三の制御フローと同様に、抵抗計７４によって検出された絶縁層３４の電気抵抗のデータに基づいて行うことが可能である。

　ステップＳ４０２において絶縁層３４への電圧印加が不要と判断された場合には、絶縁層３４は絶縁性を有しているので、ステップＳ４０６に移行する。ステップＳ４０６では、触媒担体１４への通電による加熱が必要か否かの判断を行う。第三の制御フローと同様に、温度センサ５４で検出された温度データに基づいてこの判断を行うことが可能であり、これに代えて（あるいは併用して）排気の温度を用いてもよい。

　ステップＳ４０６において絶縁層３４への電圧印加が不要と判断された場合には、ステップＳ４１０に移行し、通常走行モードに移行し、ステップＳ２０２に戻る。ステップＳ４０６において絶縁層３４への電圧印加が必要と判断された場合には、ステップＳ４０８に移行し、触媒担体１４への通電を行う。

　その後、ステップＳ４０２に戻る。したがって、車両走行中に触媒担体１４の温度が低下した場合には、必要に応じて絶縁層３４に電圧印加を行った後に、触媒担体１４への再通電を行うことが可能である。

　このように、第四の制御フローにおいても、触媒担体１４への通電より先に確実に電圧印加するので、電極棒３２どうしの短絡を抑制し、触媒担体１４への効率的な通電が可能となる。

　図７には、第二実施形態の触媒コンバータ装置７２において、絶縁層３４に電源４８から電圧を印加する場合の第三の制御フロー及び第四の制御フローとは異なるフローの例（第五の制御フロー）が示されている。

　このフローにおいて、第四の制御フローと同一のステップには同一の符号を付している。

　第五の制御フローでは、第四の制御フローに対し、ステップＳ４０４における絶縁層３４への電圧印加の後、ステップＳ４１２において、絶縁層３４の電気抵抗が所定値を超えたか否かを判断する。この判断は、抵抗計７４によって検出された絶縁層３４の電気抵抗のデータに基づいて行うことが可能である。

　そして、絶縁層３４の電気抵抗が所定値（電極棒３２からケース筒体２８への短絡を抑制することが可能な程度の高い抵抗値）を超えていない場合には、ステップＳ４０４に戻り、引き続き絶縁層３４への電圧印加を行う。これに対し、絶縁層３４の電気抵抗が所定値を超えている場合には、ステップＳ４０６に移行する。すなわち、第五の制御フローでは、絶縁層３４への電圧印加の終了は、時間に基づくものではなく、実際の絶縁層３４の電気抵抗に基づいている。このため、絶縁層３４の電気抵抗が確実に所定値を超えた状態で、触媒担体１４に通電することができる。

　なお、このように、絶縁層３４への電圧印加の終了を、時間ではなく、絶縁層３４の電気抵抗が所定値を超えていることを基準に行う制御を、第四の制御フローに追加してもよい。

　第二実施形態において、上記では絶縁層３４の電気抵抗を抵抗計７４で直接的に検出する例を挙げたが、たとえば、絶縁層３４の含水率を検出し、この含水率に基づいて（間接的に絶縁層３４の電気抵抗を知ることができる）、絶縁層３４への電圧印加を制御することも可能である。

　また、第二実施形態の各フローにおいて、絶縁層３４への電圧印加が必要であるか否かの判断と、その後の電圧印加を、走行可能状態に関わらず行うようにしてもよい。これにより、常に絶縁層３４の結露を抑制して、電気抵抗が高い状態を維持できる。このため、走行可能状態になった直後から、触媒担体１４への効率的な通電が可能となる。

　いずれの構成においても、触媒担体１４への通電の前に、絶縁層３４に電圧印加している。これとは逆に、触媒担体１４への通電よりも後で絶縁層３４に電圧印加すると、絶縁層３４に付着した液体水分が蒸発される前、すなわち、絶縁層３４の電気抵抗が低下した状態で触媒担体１４に通電してしまうおそれがある。これに対し、各制御フローの方法では、絶縁層３４に付着した液体水分を少なくして（好ましくは完全に蒸発させて）電気抵抗を大きくした状態で触媒担体１４に通電する。したがって、触媒担体１４への給電効率の低下を抑制できる。

　なお、触媒担体１４への通電と同時に、絶縁層３４に電圧印加する構成であっても、触媒担体１４への通電後に絶縁層３４に電圧印加する構成と比較すると、触媒担体１４への給電効率は高くなる可能性が高い。しかしながら、触媒担体１４への通電前に絶縁層３４に電圧印加することが、触媒担体１４への給電効率低下をより確実に抑制する観点からは好ましい。

　上記した各制御フローは、任意のステップにおいて、たとえば、エンジンの停止や、イグニッションキーのオフなど、車両走行の可能性がなくなった時点で終了される。

　上記各実施形態において、温度センサ５４を省略し、触媒担体１４の温度を、たとえば排気の温度から推定するようにしてもよい。あるいは、エンジンの始動直後は、一般に排気の温度が低く、触媒担体１４の温度も低いと考えられるので、エンジン始動後の一定時間は触媒担体１４に通電するような制御を行ってもよい。

　電源４８としては、一般的に車両に搭載されているバッテリ（たとえば電圧１２Ｖ程度）を用いることが可能である。ただし、特にハイブリッド車の場合は、車両の駆動用の電力を供給する駆動用バッテリ（たとえば電圧５００Ｖ程度）を用いて、より高い電圧を絶縁層３４に印加できるようにすることも可能である。

　本発明の絶縁部材としても、上記では電極棒３２（電極部材）の周囲に配置された絶縁層３４を挙げたが、要するに、電極棒３２をケース筒体２８から電気的に絶縁できればよく、たとえば、電極取付ボス４４とケース筒体２８との間に絶縁部材が設けられていてもよい。さらに、絶縁部材は、２つの電極棒３２の双方に対応して設けられている必要はなく、一方の電極棒３２にのみ対応して設けられていても、電極棒３２どうしがケース筒体２８を介して電気的に短絡されることを抑制できる。２つの電極棒３２の双方に対応して絶縁部材を配置すると、絶縁効果をより確実に維持できる。

　さらに、本発明の電極部材としては、電極棒３２に加えて、電極板１６Ａ、１６Ｂや導線部材２０Ａ、２０Ｂを含めることも可能である。この場合、電極板１６Ａ、１６Ｂや導線部材２０Ａ、２０Ｂとケース筒体２８の間に、本発明に係る絶縁部材を配置すればよい。

Claims

　排気管に取り付けられて内部を排気が流れるケース筒体と、
　前記ケース筒体に設けられ、エンジンから排出される排気を浄化するための触媒を担持すると共に通電によって加熱される触媒担体と、
　前記ケース筒体を貫通して前記触媒担体に接触され前記触媒担体に通電するための一対の電極部材と、
　前記電極部材の少なくとも一方と前記ケース筒体の間に配置され電極部材をケース筒体から絶縁すると共に電圧印加によって発熱する絶縁部材と、
　前記触媒担体への通電及び前記絶縁部材への電圧印加を制御する制御装置と、
　を有する触媒コンバータ装置。
　前記制御装置が、前記触媒担体への通電以前に前記絶縁部材に電圧印加する請求項１に記載の触媒コンバータ装置。
　前記触媒担体の温度を検出する温度検出手段を備え、
　前記制御装置が、前記温度検出手段で検出された前記触媒担体の温度が所定温度以下の場合に絶縁部材への電圧印加及び触媒担体への通電を行う請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ装置。
　前記絶縁部材の電気抵抗を検出する電気抵抗検出手段を有し、
　前記制御装置が、前記電気抵抗検出手段で検出された前記絶縁部材の電気抵抗が所定値以下の場合に絶縁部材に電圧印加する請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ装置。
　前記制御装置が、前記絶縁部材の前記電気抵抗が所定値を超えている場合に触媒担体への通電を行う請求項３に記載の触媒コンバータ装置。
　前記触媒担体の温度を検出する温度検出手段を備え、
　前記制御装置が、前記絶縁部材の前記電気抵抗が所定値以下の場合に、絶縁部材への電圧印加を行って電気抵抗が所定値を越えた後、前記温度検出手段で検出された前記触媒担体の温度が所定温度以下の場合に触媒担体への通電を行う請求項３または請求項４に記載の触媒コンバータ装置。